關于城市河道閘站自動化系統(tǒng)的建設指導

陳輝

摘?要：結(jié)合杭州市城市河道閘站運維的實際情況，堅持資源整合，提升整體水平，加快環(huán)境配水分公司系統(tǒng)管理及信息化技術標準的建設，推進智慧河道建設，建設覆蓋河道閘站監(jiān)管范圍內(nèi)河道網(wǎng)格管理體系，推進河道管理運行的精細化，通過河道閘站信息化建設，將動態(tài)監(jiān)控、巡檢巡查、輔助決策和社會參與融入城市河道信息化建設，將是河道閘站信息化建設實現(xiàn)智慧化的發(fā)展道路。

關鍵詞：城市河道;泵站;閘站;監(jiān)測

一、背景現(xiàn)狀

杭州市市區(qū)河道閘站分為泵站和閘門兩類，主要功能起引配水和排澇作用。因泵站操作復雜和重要性，目前泵站管理模式采用操作人員24小時值班，主要工作是巡檢和人工操作設備，操作以啟停水泵引水調(diào)節(jié)河道水位為主;閘門結(jié)構(gòu)單一、分布廣、使用頻率低，閘門管理模式采用操作人員片區(qū)包干，主要工作是巡視和操作閘門，操作以啟閉閘門配水調(diào)節(jié)河道水位為主。

二、存在問題

（一）運行效率低

因近幾年市政府提高了對河道景觀水位的要求，要求全市統(tǒng)一調(diào)度，控制水位誤差在2 cm左右，增加了操作設備難度，特別是汛期，短時間暴雨，操作人員無法及時趕到現(xiàn)場操作設備，導致水位失控發(fā)生，所以傳統(tǒng)人眼加手動操作的經(jīng)驗模式，已無法滿足控制要求，存在運行效率低下的現(xiàn)象。

（二）管理效率低

泵站和閘門調(diào)度相對獨立，無法實現(xiàn)統(tǒng)一的科學調(diào)度管理，造成水資源調(diào)配不合理，嚴重浪費水資源的取用。

（三）人工費上漲

河道閘站養(yǎng)護經(jīng)費主要是政府劃撥出資，分為政府購買和市場招標兩種形式，經(jīng)費內(nèi)容分為人工費、設備維護費、綠化費、網(wǎng)絡費、檢測費等，養(yǎng)護經(jīng)費人工費占比40%至50%，隨著市場人工費上漲，為企業(yè)運營帶來一定的經(jīng)濟負擔。

綜上所述，傳統(tǒng)管理模式已無法滿足現(xiàn)狀，需采用新型的信息化技術提升效率，以減輕企業(yè)壓力，提高工作效率。

三、解決措施

（一）建立閘站自動化系統(tǒng)

建立閘站自動化系統(tǒng)可逐步減低人工現(xiàn)場操作帶來的不便，提升設備操作的精細化程度，提高工作效率。

調(diào)度控制中心的建立實現(xiàn)了全方位監(jiān)視自動化系統(tǒng)及宏觀調(diào)度，通過運行參數(shù)設置及預警提醒，及時調(diào)整調(diào)度方案，提前實施應急處置，減小生產(chǎn)損失，保障運行效率。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)

自動化系統(tǒng)架構(gòu)由在線監(jiān)測儀表、控制硬件、顯示硬件、控制軟件四部分組成。

（2）監(jiān)測硬件

閘站現(xiàn)場安裝前后池液位計、水泵監(jiān)測多功能表、閘門開度編碼器、電力監(jiān)測儀表、溫濕度監(jiān)測儀表等在線監(jiān)測儀表，用以監(jiān)測河道水位、設備運行工況。

（3）控制硬件

通過線纜將各類水泵、閘門、格柵機、輸送機等控制柜接觸器的控制電力信號采集至繼電器，然后繼電器轉(zhuǎn)換成弱信號傳輸至PLC數(shù)字量輸入模塊，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集至PLC模擬量模塊，數(shù)字量和模擬量輸入模塊將信號發(fā)送至PLC中央處理模塊進行信號處理控制，利用工控機或液晶觸摸屏控制組態(tài)軟件，PLC編程軟件發(fā)出輸出量模塊動作信號，用以控制繼電器、接觸器，最后實時控制水泵、閘門、格柵機等設備運行。

（4）顯示硬件

閘站現(xiàn)場安裝液位數(shù)顯儀、水泵監(jiān)測多功能表（監(jiān)測顯示一體）、閘門開度儀、電力監(jiān)測儀表（監(jiān)測顯示一體）、溫濕度監(jiān)測儀表（監(jiān)測顯示一體），水泵、閘門控制柜液晶觸摸屏、工控機電腦顯示器運用組態(tài)軟件用以顯示現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)值。

（5）控制和存儲軟件

利用PLC編程軟件將控制邏輯順序通過軟件編程方式導入PLC中央處理器，然后將PLC模塊采集處理的數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)庫服務器，軟件設計組態(tài)軟件將儲存的數(shù)據(jù)結(jié)合PLC編程規(guī)則，可視化監(jiān)視和控制各類水泵、閘門設備，以供操作人員方便使用。

（6）報警和報表

組態(tài)軟件需根據(jù)運行和設備要求設置各類報警，采用圖像、聲音等方式提醒，并記錄至數(shù)據(jù)庫日志，以供操作人員查詢。此外，組態(tài)設計人員根據(jù)操作人員要求，利用數(shù)據(jù)庫軟件整理、歸類、設計各類數(shù)據(jù)報表，以供操作人員使用。

（二）建立安防監(jiān)控系統(tǒng)

建立安防監(jiān)控系統(tǒng)可解決操作人員實時查看整個泵站、閘門的河道、設備、周邊環(huán)境運行情況，起到輔助操作設備的功能，提高工作效率。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

閘站現(xiàn)場安裝高清數(shù)字紅外攝像頭，在進水池、出水池、格柵、管理房、高低配間、閘站周邊等無遮擋處固定設置，并將圖像網(wǎng)絡連接實時傳輸至硬盤錄像機儲存，一種是采用硬盤錄像機直連顯示器、控制搖桿鍵盤的方式，監(jiān)視和控制監(jiān)視圖像;另一種是采用硬盤錄像機網(wǎng)絡連接至電腦，電腦安裝配套專業(yè)監(jiān)控軟件，監(jiān)視和控制監(jiān)視圖像;還有一種是將攝像頭采用網(wǎng)絡連接實時傳輸至電腦，電腦本地儲存、監(jiān)視和控制監(jiān)視圖像。在關鍵部位設定入侵報警區(qū)域或開啟移動偵測功能，用以提升安全防護能力;在自動化系統(tǒng)重點操作處開啟圖像聯(lián)動功能，用以操作的輔助使用;在電腦監(jiān)控軟件可回放、截屏儲存的視頻錄像。

（2）門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)采用機械鎖加電子鎖雙重保護安全，在閘站進出大門、控制室、高低配間各設置1個電子門禁，將設備網(wǎng)絡連接至電腦，電腦安裝配套專業(yè)監(jiān)控軟件，遠程控制值班室大門開啟，用于加強內(nèi)部管理和重點場所的自動安全防范。

（3）可視對講系統(tǒng)

對講采用遠程可視化實時對講系統(tǒng)，進出大門、重點區(qū)域各設置語音對講1個，將設備網(wǎng)絡連接至可視對講機，用來實現(xiàn)現(xiàn)場人員與調(diào)度控制中心人員實時對講。

四、改進建議

（一）建立應急預案機制

系統(tǒng)應對突發(fā)事故缺少應急處置方案保障及應急搶修隊伍配備，特別是汛期時間緊迫，對設備操作性和搶修的及時率有較高要求，如沒有應急處置方案，無法有針對性及時安排人員解決，造成設備運行癱瘓;建議配套24小時應急搶修隊全天待命，有效解決人員調(diào)度不及時的問題。

（二）數(shù)據(jù)分析輔助決策

根據(jù)系統(tǒng)采集的大量數(shù)據(jù)，從操作、調(diào)度、監(jiān)控、巡檢、維護等維度進行深度挖掘，找出數(shù)據(jù)之間關聯(lián)，改進設備聯(lián)動、閘站聯(lián)動、閘泵群聯(lián)動、操作加視頻聯(lián)動等功能，利用河道液位曲線與設備操作之間的關系，建立水位控制模型輔助決策，實現(xiàn)閘站控制全自動化的設想。

參考文獻：

[1].董建偉，關于河道管理中自動化運用的初步設想[J];科技資訊，2016

[2].韓華，基于城市河道閘站信息化建設的相關分析[J];科技致富，2017